物探方法在尋找矽卡巖型多金屬礦中的應(yīng)用效果

周立國(guó)

(山東省第八地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 日照 276826)

矽卡巖礦床作為接觸交代礦床的一種，主要是在中酸性—中基性侵入巖類與碳酸鹽類巖石的接觸帶及附近，由含礦氣水溶液進(jìn)行交代作用形成的，礦床在空間及時(shí)間上與矽卡巖有一定的聯(lián)系[1-3]。其礦體呈似層狀、凸鏡狀、豆莢狀等產(chǎn)于接觸帶的矽卡巖中，主要受接觸帶、斷裂及層間破碎帶、捕虜體等構(gòu)造控制，與圍巖多呈漸變關(guān)系。矽卡巖型鐵多金屬礦以磁鐵礦為主，常伴生磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等。圍巖普遍矽卡巖化，且常具有一定的分帶性，正接觸帶附近蝕變強(qiáng)烈。礦體的不連續(xù)性為地表追索或深部揭露增加難度，物探方法作為找礦的重要手段，應(yīng)當(dāng)發(fā)揮其攻深找盲的作用，利用目標(biāo)體與圍巖的物性差異，選擇合適的物探方法追索礦體的走向，推斷礦體的空間賦存狀態(tài)，為工程驗(yàn)證提供依據(jù)。

1 開展工作的技術(shù)前提條件

尋找矽卡巖型鐵多金屬礦的目標(biāo)體為鐵及多金屬礦，侵入巖主要為中酸性—中基性類，如閃長(zhǎng)巖、花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖等，侵入體以規(guī)模為小型的巖株、巖瘤等常見，而圍巖為碳酸鹽類巖石，常見的為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖等，凝灰?guī)r、安山巖等火山巖在一定條件下也可形成矽卡巖型礦。

侵入巖、圍巖、矽卡巖、構(gòu)造是形成矽卡巖型鐵多金屬礦的必要條件，它們有各自的物理性質(zhì)，對(duì)于矽卡巖型鐵多金屬礦具有高磁、高極化、中高阻的物性特征，侵入巖具中-高磁、低極化、高阻的物性特征，圍巖具弱磁、低極化、高阻的物性特征，這種物性差異為地球物理勘探提供前提。利用磁性特征可以開展高精度磁法測(cè)量工作，圈定高磁地質(zhì)體在地面的投影位置[4-7]；利用激發(fā)極化法可以圈定硫化物的空間賦存狀態(tài)，也可排除由火山巖或基性巖體引起的干擾磁異常，利用綜合物探方法多參數(shù)判定地質(zhì)體的性質(zhì)[7-16]。

2 工作方法及技術(shù)要求

2.1 高精度磁測(cè)

高精度磁測(cè)工作選用加拿大GEM公司生產(chǎn)的GSM-19T質(zhì)子磁力儀，該儀器攜帶輕便，操作簡(jiǎn)單，分辨率高，獲取弱磁異?？煽啃愿?。高精度磁測(cè)工作因理論成熟，工作效率高，在劃分巖性界線、推斷構(gòu)造、圈定磁異常等方面發(fā)揮著重要作用。

工作前各臺(tái)磁力儀需要進(jìn)行噪聲水平、儀器一致性、探頭高度等試驗(yàn)工作，擇優(yōu)選取性能優(yōu)良的儀器進(jìn)行野外施工，施工前架設(shè)日變站，在一個(gè)工作日內(nèi)，日變觀測(cè)始于野外開工前，終于野外工作完成后。測(cè)點(diǎn)觀測(cè)按測(cè)網(wǎng)進(jìn)行，觀測(cè)參數(shù)為總場(chǎng)強(qiáng)度T，儀器自動(dòng)調(diào)諧，操作員嚴(yán)格“去磁”，觀測(cè)過程中遇異常點(diǎn)、畸變點(diǎn)，需進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)，磁測(cè)野外工作，起于校正點(diǎn)，終于校正點(diǎn)的閉合單元，早、晚校正點(diǎn)經(jīng)日變改正后，差值不大于兩倍的設(shè)計(jì)均方誤差。

2.2 激發(fā)極化法

激發(fā)極化法可以發(fā)現(xiàn)和研究侵染型礦體，觀測(cè)結(jié)果受地形和其他因素的影響較小、常見黃鐵礦化、石墨化、磁鐵礦化或其他分散的金屬礦化，同樣可產(chǎn)生激電異常的特點(diǎn)，激發(fā)極化法裝置具有多種形式，如快速圈定極化體異常范圍常利用中間梯度法；了解極化體的空間賦存狀態(tài)利用四極測(cè)深法；追索礦化蝕變破碎帶利用聯(lián)合剖面法等。

(1)中間梯度裝置：本裝置敷設(shè)一次供電電極，可在一個(gè)較大范圍內(nèi)觀測(cè)，異常形態(tài)簡(jiǎn)單易于解釋。工作中AB供電極距的大小依據(jù)目標(biāo)體露頭試驗(yàn)結(jié)果確定，接收極距MN≥(1/50～1/30)AB，觀測(cè)范圍為AB2/3的中部，旁測(cè)距不大于AB/5。

一般供電極距選擇AB=1200m，測(cè)量極距MN=40m，旁側(cè)距最大為200m，觀測(cè)段為AB2/3中段。供電周期16s，延時(shí)200ms，2次觀測(cè)方式。

(2)聯(lián)合剖面裝置：該裝置需要在測(cè)線上布設(shè)A，M，N和B極，測(cè)量點(diǎn)位于M、N測(cè)量電極的中間，以O(shè)表示，AO的距離大于3倍探測(cè)對(duì)象的頂部埋深，MN=(1/3～1/5)AO，無窮遠(yuǎn)電極C布設(shè)距離需大于AO的5倍以上，并垂直測(cè)線走向。工作中固定AMNB電極的距離，將四個(gè)電極沿測(cè)線一起移動(dòng)，測(cè)量同一測(cè)點(diǎn)A、B供電極分別供電時(shí)的參數(shù)值，生產(chǎn)效率低。

(3)四極測(cè)深裝置：該裝置的特點(diǎn)是AM=NB，記錄點(diǎn)在MN的中點(diǎn)。其探測(cè)深度隨AB增加而增大。工作中常選擇等比對(duì)稱四極裝置或不等比對(duì)稱四極裝置，極距選擇原則一般為在模數(shù)為6.25cm的對(duì)數(shù)紙上，取0.8～1.2cm長(zhǎng)，且使其均勻分布，相應(yīng)的段長(zhǎng)作為供電極距。MN與供電極距AB的比，一般保持在1/3～1/30的范圍，極距選擇如表1所示。

表1 電測(cè)深裝置極距

四極測(cè)深裝置用于研究地層電性的垂向變化，大致了解地質(zhì)體斷面和極化體空間賦存狀態(tài)，因生產(chǎn)效率低，通常用于重點(diǎn)異常區(qū)布設(shè)鉆孔時(shí)作為參考之用。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 哈得爾甘南調(diào)查區(qū)

3.1.1 地質(zhì)概況

青海省茫崖鎮(zhèn)哈得爾甘南地區(qū)位于柴達(dá)木盆地西南緣，所處大地構(gòu)造位置在區(qū)域上隸屬東昆侖巖漿弧帶祁漫塔格造山亞帶。調(diào)查區(qū)周圍已知礦床或礦點(diǎn)成礦母巖大都以中酸性侵入巖為主，圍巖為寒武-奧陶系灘間山群、上石炭統(tǒng)締敖蘇組碳酸鹽巖。礦體多分布于外接觸帶，受侵入接觸帶、巖漿巖條件、圍巖巖性、斷裂、裂隙及層間構(gòu)造綜合控制。NWW向斷裂控制了巖體展布和礦體分布，為礦區(qū)控礦構(gòu)造，晚華力西-印支期中酸性侵入巖與寒武-奧陶系灘間山群、上石炭統(tǒng)締敖蘇組碳酸鹽巖緩接觸帶，尤其是舌狀凹陷帶是尋找厚大礦體的有利部位。

區(qū)內(nèi)的巖漿巖活動(dòng)主要發(fā)生在印支期，屬祁漫塔格復(fù)合構(gòu)造巖漿帶，主要出露有晚三疊世、早侏羅世侵入巖及晚三疊世鄂拉山組火山巖。構(gòu)造活動(dòng)以脆性斷裂為主，NW向以及一系列伴隨NW向斷裂形成的層間斷裂或破碎裂隙成為熱液活動(dòng)和礦物質(zhì)沉淀的場(chǎng)所。物性資料表明，多金屬礦化體具低阻高磁高極化率的“一低兩高”特征，與其他巖石的物性差別較大。但該區(qū)灰?guī)r所含炭質(zhì)成分較多，其極化率相對(duì)較高，為激電干擾異常，但其磁性較弱。

3.1.2 物探找礦標(biāo)志和解釋推斷

(1)找礦標(biāo)志:綜合成礦地質(zhì)和磁、電性特征，哈得爾甘南地區(qū)找礦標(biāo)志如下：

①鐵礦體主要在矽卡巖中富集，因此，矽卡巖是找鐵礦和銅礦的直接標(biāo)志.矽卡巖外側(cè)則是找銅礦和鉛鋅礦的一個(gè)直接標(biāo)志.尤其是晚三疊世侵入巖和石炭紀(jì)碳酸鹽巖形成的矽卡巖，成礦作用明顯。

②磁法測(cè)量圈定的磁異常是尋找矽卡巖型鐵礦的重要標(biāo)志，激電測(cè)量圈定的低阻高極化異常區(qū)也是尋找多金屬礦的重要標(biāo)志，磁異常正負(fù)異常接觸部位和激電異常極化率高值區(qū)(一般4%～6%)往往是礦化帶所在位置，但規(guī)模較大的正磁異常多為巖體或火山巖所引起，而極化率值過高(大于10%)則通常為地層中的黃鐵礦化灰?guī)r所引起。

(2)解釋推斷：為快速圈定找礦靶區(qū)，在調(diào)查區(qū)內(nèi)開展1∶1萬高精度磁測(cè)工作，圈定磁異常2處(圖1)。C1磁異常呈帶狀，伴生負(fù)異常，長(zhǎng)約240m，寬100m，走向近EW。異常峰值約4000nT，且伴生有負(fù)異常，相對(duì)差值近7000nT，調(diào)查區(qū)內(nèi)無此強(qiáng)磁性巖石，推測(cè)為隱伏的磁鐵礦引起。根據(jù)異常形態(tài)，推測(cè)地質(zhì)體向S傾。C2磁異常呈帶狀，長(zhǎng)約1600m,寬約150～640m。走向近EW。C2異常形態(tài)與C1異常相似，峰值可達(dá)1057nT，地表被第四系覆蓋，與鄰近工區(qū)相比，認(rèn)為與矽卡巖化有關(guān)。

1—ΔT正異常等值線(nT)；2—ΔT零值等值線(nT)；3—ΔT負(fù)異常等值線(nT)；4—磁異常編號(hào)；5—磁電綜合剖面及編號(hào)；6—建議鉆孔位置圖1 調(diào)查區(qū)高磁測(cè)量ΔT等值線平面圖

為了解引起上述磁異常地質(zhì)體的電性特征，開展了1∶2000激電中梯測(cè)量工作，可以看出，激電異常與C1磁異常對(duì)應(yīng)良好，270點(diǎn)向小號(hào)呈高阻特征，270點(diǎn)向大號(hào)呈中低阻，其值比較平穩(wěn)；極化率在430～500點(diǎn)呈高極化特征，其值可達(dá)6.25%，對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)值為高異常區(qū)，磁電異常十分對(duì)應(yīng)，推測(cè)該磁、電異常為隱伏的鐵及多金屬礦所引起，由曲線形態(tài)推測(cè)引起異常的地質(zhì)體傾向S(圖2)。

3.1.3 驗(yàn)證結(jié)果

為驗(yàn)證C1磁異常，ZK1鉆孔施工在該異常中心偏南部位，為正北向75°斜孔，孔內(nèi)共見有鐵多金屬礦(化)體11條，厚度0.64～3.39m，累計(jì)見礦厚度16.7m，TFe品位28.58%～43.84%，Cu品位0.22%～1.31%，Pb品位0.30%～3.04%，Zn品位0.72%～6.02%。

鉆孔揭露情況與物探推測(cè)結(jié)果吻合,說明利用磁測(cè)快速掃面圈定高磁異常,輔以激電中梯法,利用磁、電綜合異常判定礦與非礦異常，指導(dǎo)鉆孔布設(shè)，在該區(qū)效果良好。

3.2 德令哈阿日特克山地區(qū)

3.2.1 地質(zhì)概況

1—ΔT曲線；2—視電阻率曲線；3—視極化率曲線圖2 ZP1剖面磁電綜合圖

青海省德令哈市阿日特克山地區(qū)處于柴北緣成礦Ⅱ帶和鄂拉山成礦帶的交會(huì)部位，柴北緣成礦Ⅱ帶為一大陸邊緣裂谷帶，呈NW—NWW向展布，主要受柴北緣及宗務(wù)隆山南緣兩條深大斷裂控制，這些深大斷裂經(jīng)歷了多期次不同性質(zhì)的活動(dòng)，往往形成大型韌性剪切帶，為礦質(zhì)的萃取、活化運(yùn)移提供了良好的成礦地質(zhì)環(huán)境。該區(qū)以下元古界達(dá)肯達(dá)坂群為結(jié)晶基底，出露的地層主要有下元古界達(dá)肯達(dá)板群、石炭系、第四系地層。華力西期-印支期經(jīng)歷陸內(nèi)造山，伴隨有強(qiáng)烈的構(gòu)造巖漿活動(dòng)，形成了以NW向?yàn)橹鞯臄嗔褬?gòu)造系統(tǒng)及大量的中酸性侵入巖體構(gòu)成的歐龍布魯克巖帶的主體，在接觸帶附近或巖體內(nèi)部的破碎蝕變帶中，賦存有銅、鐵、鎢、稀有金屬等礦產(chǎn)，為矽卡巖型多金屬礦床。

3.2.2 物探資料解釋推斷

普查區(qū)內(nèi)先后開展了1∶1萬高精度磁測(cè)工作，1∶1萬激電中梯測(cè)量工作，圈定了多個(gè)磁、電異常，其中工區(qū)東南部物探異常具矽卡巖型礦的特征，即低阻高磁高極化特征。為了解目標(biāo)體在空間的賦存狀態(tài)，布設(shè)了激電測(cè)深剖面，其擬斷面圖反映極化體的傾向不明，為進(jìn)一步明確極化體的傾向，為鉆孔布設(shè)提供依據(jù)，開展了不同極距的聯(lián)合剖面工作。

依據(jù)普查區(qū)巖石電性特征，構(gòu)造破碎帶具硅化、綠泥石化、黃鐵礦化等，其黃鐵礦、黃銅礦等金屬硫化物具高極化特征，而綠泥石化構(gòu)造帶相對(duì)于圍巖呈低阻特征，硅化構(gòu)造帶相對(duì)于圍巖呈高阻特征。區(qū)內(nèi)大面積出露古元古代第三巖組和第四巖組，片麻巖類巖石普遍具黃鐵礦化，可引起強(qiáng)度較大的激電異常。

普查區(qū)具面積性高極化的異常特征，高極化率范圍與山體的走向和出露的巖石密切相關(guān)，在第四系覆蓋、地形平緩地段呈低極化。高極化率異常整體走向SE，與區(qū)域構(gòu)造方向一致。依據(jù)異常特征，結(jié)合地質(zhì)資料認(rèn)為，視極化率梯度帶即低極化率向高極化率的過渡帶為賦存礦體的有利部位(圖3)。

為了解引起DJH2異常極化體的空間賦存狀態(tài)，在勘探3線開展激電測(cè)深工作，從測(cè)深斷面圖來看(圖4)，6～8點(diǎn)為低阻“U”型帶，對(duì)應(yīng)的極化率在AB/2=65m以下呈相對(duì)高極化特征，其值在AB/2=340m時(shí)最大，為10.63%，推測(cè)為黃鐵礦化地質(zhì)體引起，高極化體傾向不明顯。1～10點(diǎn)處表現(xiàn)為相對(duì)高阻高極化體，根據(jù)異常形態(tài)推測(cè)為硅化、黃鐵礦化地質(zhì)體引起。

1—視電阻率等值線及量值；2—視極化率等值線及量值；3—推斷的巖性接觸帶圖4 3線激電測(cè)深擬斷面圖

為確定極化體的具體傾向，為鉆孔布設(shè)提供依據(jù)，同時(shí)開展了激電聯(lián)合剖面工作。在OA=110m的裝置中，230～250點(diǎn)呈低阻U型異常，230點(diǎn)處視極化率呈礦致“反交點(diǎn)”；在OA=220m的裝置中，250點(diǎn)附近呈低阻V型異常，240點(diǎn)處視極化率呈礦致“反交點(diǎn)”，由此推測(cè)該極化體向北陡傾(圖5)。

3.2.3 驗(yàn)證結(jié)果

為驗(yàn)證上述DJH2極化率異常，鉆孔布設(shè)與激電測(cè)深8號(hào)點(diǎn)，鉆孔揭露顯示：礦體賦存于海西期花崗閃長(zhǎng)巖與含碳酸質(zhì)巖石地層的接觸地帶，花崗閃長(zhǎng)巖與含碳酸質(zhì)巖石發(fā)生接觸交代作用，從而形成矽卡巖型礦床。

ZK301共發(fā)現(xiàn)5層礦：108.50～110.50m為銅礦體，銅品位0.20%～0.41%,平均品位0.31%；140.10～146.65m為銅礦體，銅品位0.14%～0.37%,平均品位0.27%；158.60～171.35m為銅礦體，銅品位0.033%～0.76%,平均品位0.27%；228.50～238.10m為銅鉛鋅銀礦體，銀平均品位518.50×10-6；銅平均品位0.55%；Pb+Zn平均品位13.83%；242.90～245.10m為銅鉛鋅銀礦體，銀平均品位261.90×10-6；銅平均品位0.27%；Pb+Zn平均品位7.39%。

4 結(jié)論

物探方法尋找矽卡巖多金屬礦床主要是利用目標(biāo)體與圍巖的物性差異，選擇合適的物探方法追索矽卡巖礦體的走向，了解礦體的空間賦存狀態(tài)，發(fā)揮物探在攻深找盲中的作用。

(1)快速圈定找礦靶區(qū)，優(yōu)選高精度磁測(cè)和激電中梯法。高磁測(cè)量可以利用工區(qū)巖性磁性的變化規(guī)律、強(qiáng)弱特征劃分巖性、推斷構(gòu)造等；激電中梯測(cè)量可以利用目標(biāo)體與圍巖的電性差異，圈定激電異常，依據(jù)物性特征，結(jié)合地質(zhì)資料，篩選礦致異常。

(2)利用激電測(cè)深剖面，細(xì)化目標(biāo)體的電性異常特征，了解目標(biāo)體的空間賦存狀態(tài)。對(duì)傾向不甚明顯的極化體，可開展不同裝置的激電聯(lián)合剖面工作，確定極化體的傾向，為鉆孔驗(yàn)證提供依據(jù)。

(3)依據(jù)山地工程驗(yàn)證成果，分析總結(jié)該區(qū)的成礦地球物理模型和找礦標(biāo)志，為今后工作的開展提供翔實(shí)的物探資料。

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